JP6216110B2 - 過負荷保護装置付きギヤードモータ及び過負荷保護装置 - Google Patents

Description

本発明は、産業機械の駆動源であるギヤードモータであり、産業機械に過大な負荷が掛るとき産業機械の損傷を防止するために駆動源のギヤードモータの駆動トルクを低減する保護装置に関するものである。

従来の過負荷保護装置を備えた減速機では、モータに過負荷が生じた場合に、モータへの電力の供給が遮断されたことを報じる信号を出力する出力端子を備えることにより、前記信号により作動する警報表示灯を用いて警報表示が可能であり、コンベア停止検出器機能・回路を別個に必要とせず、コストの低減を図ることができた。

この構成は、モータＭへ電力を供給する電源からの線路Ｒ、Ｓ、Ｔの内、線路Ｒ、Ｔにはそれぞれ半導体スイッチが介装され、該反動体スイッチは、それぞれフォトカプラ及びこれと直列に接続された抵抗器及び抵抗器を備え、前記フォトカプラは、定電圧源と、比較機の共通出力端との間に抵抗器と共に直列接続されており、該抵抗器とフォトカプラとの中間点の端子からは、トリップ信号出力回路へ信号が入力され、リレーの接点の端子が過負荷保護装置６の出力端子を兼ねて信号が出力されている。
例えば、ギヤードモータは、モータと、減速機と、このギヤードモータを保護するモータ保護装置を備えている。また、ギヤードモータは、金属の切り屑等を送出するコンベヤ装置の２つのスプロケットにその回転が伝えられる様に連結されている。ギヤードモータを用いてコンベヤ装置を駆動している際に、モータ保護装置は、当該ギヤードモータにとって過負荷となる電流が流れたときにモータの電流を遮断し、モータを停止させる。

特開２００２−１４２３５５号

しかし、モータ保護装置は、あくまでモータの保護を目的としており、コンベヤ装置の保護を目的としたものではなかった。コンベヤ装置自体の保護を目的とした構成としては、コンベヤ装置にとって過負荷の状態となった時、コンベヤ装置の回転軸をスリップさせて停止させる過負荷保護機構や、タイマーで設定した所定の時間回転内にコンベヤ装置のベルトを正転・逆転の運動を繰り返し、過負荷の原因となる切り屑等を除去する機構、あるいは、コンベヤ装置本体と駆動源との間に該コンベヤ装置の駆動状態を制御し得る専用の過負荷制御装置を別途組み込む構成等が、知られているが、いずれの構成もコンベヤ装置にとって専用且つ高コストの付加的な制御装置を必要としていた。また、モータ保護装置は、周囲温度の影響を受けやすい機構が用いられており、モータに過負荷が生じて規定電流値以上が流れたときでも、モータの電流を遮断しモータを停止させないことがあった。

本発明では、上記の問題を解決するために、被駆動装置に対して専用且つ高コストな制御装置を必要としない簡易な構成で、周囲温度の影響を受け難い過負荷保護装置を備え、ギヤードモータによって駆動される被駆動装置が破壊されることを防止することを目的とする。

本発明の構成は、モータと、減速機と、を備えているギヤードモータにおいて、前記モータの定格トルクを出力する定格電流相当値未満の所定の指定値を有すると共に、前記モータに流れる電流が、定格電流相当値未満の所定の指定値を超えたことを検知する過電流検知手段と、前記モータに流れる電流の遮断電流値と遮断時間の調節可能にする手段を備え、前記過電流検知手段は、任意の電流値又は任意の時間の指定値を超えた場合、モータに供給する電源を遮断し、演算手段を用い周囲温度による指定値の影響を修正する機構を備え、この電源遮断手段が作動した場合には、前記モータに流れる電流を遮断する電源遮断手段を備え、この電源遮断手段により駆動源を停止する構成の過負荷保護装置付きギヤードモータを提供するものである。

産業機械の駆動源として連結するギヤードモータであり、前記ギヤードモータはモータと減速機により構成され、前記産業機械に掛る負荷を検知してモータに供給する電源を遮断する過負遮断装置において、
前記モータの定格値を電流値未満の所定の指定値を任意値に選定可能にし、過負荷電流値が流れる電流時間を任意値に選定可能にした指定値設定手段を備え、
前記指定値設定手段の値を超過した選定した電流値と電流時間を検知する過電流検知手段を備え、
前記過電流検知手段が異常を検知するとき、電源を遮断する電源遮断手段を備え、
過電流検出手段が作動した時電源遮断手段がモータに供給する電源を遮断する構成とする。
前記電源遮断手段は、任意の電流値又は任意の時間の指定値を超えた場合、異常判断の指示を受け下降値へ修正する構成とする。
前記任意の電流と時間は、過電流検知手段が超過電流値を検知するとタイマーにより超過時間の測定をして、時間内の時は電流を降下させて指定値にして継続し、時間外のとき電源遮断手段の作用で遮断する構成とする。

前記任意の電流値は、演算手段を用い周囲温度による指定値の影響を修正する構成とする。
前記任意のモータ電流値とは、モータの連続運転が可能な最大トルクを意味しているものとする。即ち、本発明では、ギヤードモータにとって全く問題のない電流が流れている状況であっても、任意のモータ電流相当値未満の所定の指定値を超えたか否かを検出することとしている。この構成により、モータに流れる電流が、この所定の指定値を超えた場合に、産業機械の操業自体を中止したりして、産業機械が破損することを未然に防止できる。本発明によれば、産業機械の回転軸本体のスリップ機構やベルトの回転方向の変更機構、あるいは高コストの専用の過負荷制御装置等の付加設備等が一切不要であり、産業機械にギヤードモータ単体をそのまま単に組み込むだけで同じ機能を実現することができる。

本発明は、産業機械に対して専用且つ高コストな制御装置を必要としない簡易な構成で、ギヤードモータによって駆動される産業機械が破壊されることを防止できる。

過負荷保護装置付きギヤードモータの側面図。 過電流検出手段を流れる電流値を示す過負荷の説明用チャート図。 電源と過負荷保護装置とギヤードモータとコンベアを示すブロック図。

本発明は、産業機械に対して、専用且つ高コストな制御装置を必要としない簡易な構成であるギヤードモータによって、駆動される産業機械が破壊されることを防止できる。

図１は、本発明の実施形態の一例にかかるギヤードモータ１の側面図を示すもので、三相電源の商用電源Ｒ，Ｓ，Ｔを過負荷保護装置４に入力してモータ３を駆動回転させ、減速機２を介して低回転数の高トルクの出力を得ることができる。この減速機２の出力は、産業機械を駆動回転する駆動源としている。減速機２は、図面では直交軸を採用しているが平行軸でもベースタイプでもフランジタイプでもよい。過負荷保護装置４は、産業機械に過大な負荷が掛った時に破損を防止するため、駆動力を停止するものでモータ３に供給するモータ電源Ｕ，Ｖ，Ｗを規制する作用を備えている。

モータ電源Ｕ，Ｖ，Ｗは、産業機械の負荷に合わせて定格電流８が設定されてモータ出力が選定され、稼働電流値９が示され、過負荷電流値５も示される。この負荷電流値５は、流れる時間により産業機械が受ける過負荷による被害に影響があり、調整することができる指定値の時間７の指定値設定手段１４を備えている。この指定値設定手段１４は、モータ３の容量で定格電流８が定まり、稼働状態と負荷状態により指定値の電流６を設定することもできる。

図２は、モータ３に供給する電源のチャート図であり、商用電源Ｒ，Ｓ，Ｔを供給して指定値設定手段１４から過電流検知手段１５から電源遮断手段１９を経由する回路の電流値であり、初めに起動電流９が過負荷電流値５として大きく超えるが、これは一時的であり起動時の検知を無効にしている。過負荷保護装置４の稼働は、定格電流８から始まり指定値の電流６を過負荷検知手段１５により規制する。定格電流８は、産業機械の負荷が大きくなると上がり始め指定値の電流６を超えて指定値の時間７以内であれば、電流降下手段１６を作動し定格電流８まで下げることができ、産業機械を継続して運転できる電流復帰手段１７の作動により復帰指示１１の動作となる。また、前記指定値の時間７を超えたときは、電源遮断手段１９が作動してモータ３に供給するモータ電源Ｕ，Ｖ，Ｗを遮断して、産業機械の駆動を停止する。指定値の電流６と指定値の時間７との関係は、電気量で計測し、図２の過負荷電流値５の値と経過時間の積分の面積で表示される電気量で復帰指示１１または遮断指示１２が判断される。

図３は、産業機械をコンベア１３として稼働するもので、過負荷保護装置４を介してモータ３に電源を供給するもので、コンベア１３の負荷状態によりモータ３に流れる電流が変化して、通常の稼働状態では起動電流９と、定格電流８と過負荷電流５とを判断する構成を示している。商用電源Ｒ，Ｓ，Ｔの内の一相に接続して電気制御により電流の降下及び復帰又は遮断の対策をする構成を備えている。
過電流検知手段１５により得られた電流値を演算増幅器１８に用いることにより、周囲温度の影響を修正し、一定値の指定値の電流６を電源遮断手段１９に流している。

ギヤードモータ１は、モータ３のモータ軸（図示略）は、減速機の入力軸（図示略）を兼用しており、該モータ軸の先端には、ハイポイドピニオン（図示略）が形成されている。減速機２は、ハイポイドピニオンと、該ハイポイドピニオンと歯合するハイポイドギヤと、により構成される平行軸歯車セット（いずれも図示略）とを有するハイポイド減速機である。従って、モータの回転は、減速されると共に、直交方向に回転軸が変換され、減速機の出力軸から出力される。

図３は、ギヤードモータにより駆動されるチップのコンベヤ１３装置の構成を示す模式図を示している。

減速機２の出力軸は、チップコンベヤ装置のスプロケットに直結されており、減速機２の出力軸から出力された回転は、チップのコンベヤ１３装置のスプロケットに直接入力される。スプロケットの回転により、スプロケットによって所定の状態に張り渡されているベルトが回転し、金属の切り屑がベルトに載った状態で所定の位置に送出される。

端子箱は、自身の内部にコンベヤ１３の過負荷を保護する過負荷保護装置４を有している。過負荷保護装置４は、例えば、単体のギヤードモータ１とコンベヤ１３との間に別個に用意した専用のプログラムを組み込んだコンピュータ等から構成されるものではなく、ギヤードモータ１自体の構成要素として該ギヤードモータ１の端子箱の内部に設置されている。

図３は、過負荷保護装置４の構成を示す回路図である。３相電源の線路商用電源Ｒ，Ｓ，Ｔとそれぞれ接続されている商用電源Ｒ，Ｓ，Ｔは、端子台において、それぞれモータ電源Ｕ，Ｖ，Ｗと接続されている。モータ電源Ｗは、過負荷保護装置４に接続され、更に過負荷保護装置４からモータ電源Ｗと接続されている。モータ電源Ｕ，Ｖに接続されている線路は、過負荷保護装置４には接続されず、直接モータ電源Ｕ，Ｖ相に接続されている。
なお、モータ電源Ｕ，Ｖ，Ｗに接続される相のモータ電源Ｗに限らず、該モータ電源Ｕ，Ｖでもよい。過負荷保護装置４は、モータ３に流れる電流を計測する過電流検知手段１４を備えている。任意のモータの指定値の電流６は、ギヤードモータ１にとって過負荷となる電流値ではなく、ギヤードモータ１によって駆動されるコンベヤ１３にとって過負荷となる電流値であり、コンベヤ１３にこれ以上の負荷が掛かると破損する可能性が高いので操業を停止するための指定値である。

任意の指定値の時間は、ギヤードモータ１によって駆動されるコンベヤ１３の過負荷を検知している時間であり、コンベヤ１３にこれ以上の負荷が掛かると破損する可能性が高いので操業を停止するための指定値である。

指定値の時間７は、モータの起動時から設定した時間の計測を無効にする制御を備えている。これは、モータの起動時に、該モータに流れる電流が、通常運転時の電流値よりも過大に上昇したとしても、過電流検知手段１５が、この過大な電流を、指定値の電流６を越えた電流値として検知しないようにするためである。

過負荷保護装置４は、上記一連の作業を実現し得る電気的回路、あるいは単機能のマイクロコンピュータなどが組み込まれている。演算増幅器１８は、外気温度により指定値の電流６が低温時と高温時とに２〜３割ぐらいの誤差があり、工場の２４時間稼働等の環境の変化により設定が異なる問題を解決するために、設けられたものである。この温度変化による電流値を指定値の電流値６の変化で環境温度を判断して、電流値を上下に補正する制御を演算増幅器１８として備えている。

次に、ギヤードモータ１の作用について説明する。過負荷保護装置４は、モータ３を起動させてから指定値の時間７をタイマーで設定した時間で、例えば１〜１．５秒経過するまで、モータ３に流れる電流の計測を開始しないため、モニタ手段は、モータの動作開始直後に電流が任意のモータ電流値の指定値を超えて多大に流れたとしても、該任意のモータ電流値の指定値を超えた電流値としては検知しない。これにより、ギヤードモータ１は、停止せずに、コンベヤ１３を継続して運転することができる。

モータ３が起動してから時間が経過した後、過負荷保護装置４は、モータ３に流れる電流が、任意のモータ電流値の指定値の電流６を超えて、指定値の時間７を超えることで過負荷の異常を検知して電源を停止させる。

まず、過負荷保護装置４が、モータ３に流れる電流が指定値の電流６を超え、任意の指定値の時間７を超えなければ検知されなく、この指定値の時間７を超えたときは、コンベヤ１３の過負荷による破損を未然に防止することができる。

尚、このギヤードモータ１は、コンベヤ１３以外の産業機械、更には産業機械を例えば、生塵処理機、破砕機、攪拌機、開閉機等の色々な被駆動装置に対しても取り付けることができ、この場合に駆動する被駆動装置の耐負荷特性を考慮して、当該被駆動装置にとって最適な電流値を再設定することもできる。

１ ギヤードモータ
２ 減速機
３ モータ
４ 過負荷保護装置
５ 過負荷電流値
６ 指定値の電流
７ 指定値の時間
８ 定格電流
９ 起動電流
１０ 降下指示
１１ 復帰指示
１２ 遮断指示
１３ コンベア
１４ 指定値設定手段
１５ 過電流検知手段
１６ 電流降下手段
１７ 電流復帰手段
１８ 演算増幅器
１９ 電源遮断手段
Ｒ 商用電源
Ｓ 商用電源
Ｔ 商用電源
Ｕ モータ電源
Ｖ モータ電源
Ｗ モータ電源

Claims (2)

1. 産業機械の駆動源として連結するギヤードモータであって、
   モータと、減速機と、前記産業機械に掛る負荷を検知してモータに供給する電源を遮断する過負遮断装置とを備え、
   前記過負遮断装置は、
   前記モータの定格電流値未満の所定の電流値を電流の指定値に選定し、且つ、前記電流の指定値を超える過負荷電流値で電流が流れる所定の時間を過負荷電流時間の指定値に選定する指定値設定手段と、
   前記指定値設定手段に選定された電流の指定値を超過した前記過負荷電流値と前記過負荷電流時間を検知する過電流検知手段と、
   前記過負荷電流時間が前記過負荷電流時間の指定値を超えたことが前記過電流検知手段によって検知された場合、前記モータに供給する電源を遮断する電源遮断手段と、を備え、
   前記過負荷電流値と前記過負荷電流時間の積分の面積によって表示される電気量で、前記電源遮断手段による前記電源の遮断指示が判断されることを特徴とするギヤードモータ。
2. 産業機械の駆動源として前記産業機械に連結されるギヤードモータに設けられ、前記産業機械に掛る負荷を検知してモータに供給する電源を遮断する過負遮断装置であって、
   前記モータの定格電流値未満の所定の電流値を電流の指定値に選定し、且つ、前記電流の指定値を超える過負荷電流値で電流が流れる所定の時間を過負荷電流時間の指定値に選定する指定値設定手段と、
   前記指定値設定手段に選定された電流の指定値を超過した前記過負荷電流値と前記過負荷電流時間を検知する過電流検知手段と、
   前記過負荷電流時間が前記過負荷電流時間の指定値を超えたことが前記過電流検知手段によって検知された場合、前記モータに供給する電源を遮断する電源遮断手段と、を備え、
   前記過負荷電流値と前記過負荷電流時間の積分の面積によって表示される電気量で、前記電源遮断手段による前記電源の遮断指示が判断されることを特徴とする過負荷遮断装置。

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